检索结果-内蒙古大学图书馆

应用力学学报 2023年

作者：吴涛王禹张正阳郝鹏王博大连理工大学工程力学系工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室辽宁省工业装备数字孪生重点实验室

面向板壳结构的补强设计，提出了一种基于等几何分析的几何非线性拓扑优化方法。板壳结构的几何通过NURBS曲面表示，构建了基于退化实体壳单元纵向积分规则的分层模型（蒙皮和补强设计域）。补强设计域采用三场SIMP节点密度插值模型开... 详细信息

面向板壳结构的补强设计，提出了一种基于等几何分析的几何非线性拓扑优化方法。板壳结构的几何通过NURBS曲面表示，构建了基于退化实体壳单元纵向积分规则的分层模型（蒙皮和补强设计域）。补强设计域采用三场SIMP节点密度插值模型开展拓扑优化寻找最优构型，拓扑优化过程考虑板壳结构的几何非线性，建立了考虑大转动的样条退化壳单元格式并推导了全解析灵敏度。基于壳单元的分层模型相比于传统的实体单元模型大幅降低了模型规模，等几何分析实现了板壳结构拓扑优化与CAD系统的无缝集成。数值算例表明该方法能够在考虑几何非线性影响下获得板壳结构清晰的补强区域。同时，本文讨论了小变形拓扑优化与几何非线性拓扑优化的差异，验证了板壳结构拓扑优化考虑几何非线性的必要性。

关键词：等几何分析几何非线性拓扑优化板壳结构

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激光焊接加筋板极限载荷的机器学习预测研究

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实验力学 2024年第5期39卷 637-646页

作者：郭振飞雷振坤东北大学工业智能与系统优化国家级前沿科学中心大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室

加筋板的极限载荷是结构设计与校核中的一项重要指标，当前横向拉伸载荷作用下的研究还比较少见。为此，本文首先采用结合数字图像相关技术的拉伸试验及机器学习方法对激光焊接加筋板的极限载荷进行了系统研究，初步结果表明，机器学习... 详细信息

加筋板的极限载荷是结构设计与校核中的一项重要指标，当前横向拉伸载荷作用下的研究还比较少见。为此，本文首先采用结合数字图像相关技术的拉伸试验及机器学习方法对激光焊接加筋板的极限载荷进行了系统研究，初步结果表明，机器学习方法虽然可高效预测与壳单元有限元模型吻合很好的结果，但预测结果较试验结果偏大。然后，为了探究其原因，通过考虑焊接变形、残余应力和材料性能弱化，结合试验结果并基于建立的极限载荷有限元精细分析模型，对激光焊接加筋板的失效机理进行了详细分析。研究结果表明，焊接变形和残余应力会弱化结构的承载性能，为了获得更加精确的预测结果，需在机器学习模型中考虑两者的影响。

关键词：极限载荷数字图像相关激光焊接机器学习残余应力

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幅值可控的逆反射和镜像反射双通道超表面结构拓扑优化设计

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物理学报 2023年第24期72卷 281-289页

作者：史鹏飞马馨莹向川赵宏革李渊高仁璟刘书田大连海事大学船舶电气工程学院大连116023 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室武汉430070 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室大连116023

对斜入射电磁波产生包含逆反射通道的双反射通道,对于提高目标识别性能、导航性能等具有重要意义.在双通道反射中,控制逆反射与镜像反射占比则是实现反射功率分配的关键.为实现双通道反射功率占比的可控,本文提出了一种双通道反射超表... 详细信息

对斜入射电磁波产生包含逆反射通道的双反射通道,对于提高目标识别性能、导航性能等具有重要意义.在双通道反射中,控制逆反射与镜像反射占比则是实现反射功率分配的关键.为实现双通道反射功率占比的可控,本文提出了一种双通道反射超表面微结构拓扑优化设计方法.构建了包括逆反射的双通道反射超表面实现机理及物理模型,建立了具有特定逆反射与镜像反射幅值比值或占比的超表面微结构拓扑优化模型.作为数值算例,针对TE模式下频率为10 GHz俯仰角-30°方向入射平面波,对逆反射与镜像反射功率比1∶1的双通道反射器进行设计,所设计超表面在±30°方向表现出较强的方向性,两方向反射幅值大小相等.同时,对具有最大逆反射占比的反射超表面进行设计,逆反射功率占总功率比值为0.093,无镜像反射及其他方向奇异反射,超表面强反射集中在-30°,主波束功率占总反射功率比为0.900.仿真及实验测试结构均验证了所提方法的可行性.

关键词：超表面双通道拓扑优化

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超高分子量聚乙烯薄膜制备方法与应用

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中国塑料 2023年第5期37卷 1-8页

作者：张文睿贾涵张鑫潘亚敏刘春太申长雨刘宪虎郑州大学材料科学与工程学院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室橡塑模具国家工程研究中心郑州450002

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)是指分子量在100万以上的聚乙烯材料,其分子结构与高密度聚乙烯(PEHD)类似,是一种综合性能较为优异的工程塑料。PE-UHMW薄膜是一种有机高分子膜,是以PE-UHMW为聚合物基体,进行填料或结构改性并加工至一定厚度... 详细信息

超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)是指分子量在100万以上的聚乙烯材料,其分子结构与高密度聚乙烯(PEHD)类似,是一种综合性能较为优异的工程塑料。PE-UHMW薄膜是一种有机高分子膜,是以PE-UHMW为聚合物基体,进行填料或结构改性并加工至一定厚度的新型功能材料,主要分为无孔薄膜及微孔薄膜2种。因其综合性能优异,具有耐冲击、耐低温、耐腐蚀等性能,被广泛应用于纺织、包装、农业、食品、医疗、锂离子电池隔膜等领域。但由于其分子量较高,分子链间存在大量缠结且熔融状态下流动性不佳等特点,使其难以通过常规方法制备出性能优异的薄膜材料。如今,PE-UHMW的制备及加工工艺得到了较为迅速的发展,本文根据PE-UHMW的结构特点,介绍了近年来PE-UHMW薄膜的研究进展、性能优势、常用制备方法以及主要应用。

关键词：超高分子量聚乙烯薄膜制备方法研究进展

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多层级曲梁多稳态超材料的可重用性研究

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力学学报 2024年第11期56卷 3227-3242页

作者：靳明珠侯秀慧赵文皓邓子辰西北工业大学航空学院西安710072 西北工业大学复杂系统动力学与控制工信部重点实验室西安710072 西北工业大学力学与土木建筑学院西安710072 大连理工大学工业装备结构分析、优化与CAE软件国家重点实验室辽宁大连116024 西北工业大学极端力学研究院西安710072

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用.然而,现有研究主要集中在单曲梁结构,对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨.此外,与传统材料相比,多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究.... 详细信息

多稳态超材料凭借其出色的力学性能而广受关注和应用.然而,现有研究主要集中在单曲梁结构,对于由多层级曲梁单胞构建的复杂拓扑结构的可重复吸能特性缺乏深入探讨.此外,与传统材料相比,多稳态超材料在循环加载下的疲劳性能也鲜有研究.文章以两端固支直梁一阶屈曲模态为初始构型构造曲梁单胞,并通过3D打印技术制备双材料双稳态单元.进而建立多层级曲梁结构,并给出预测多层级曲梁正则化的力和势能随位移变化的5次、6次多项式经验公式,相比于以往3次、4次多项式结果更为准确.以双曲梁单胞为基本单元,通过中心旋转的方式设计三维点状多稳态超材料,研究其稳态性能和力学特性.并通过参数化分析研究单元几何参数和模块化拓扑构型对结构力学响应的影响,最后通过疲劳实验验证了该类多稳态超材料的疲劳寿命.该结构能够在小变形和大变形范围内实现正负刚度的转变,同时变形是弹性稳定的,即杨氏模量基本保持不变,且具有多稳态和可重复吸能特性.随着双曲梁几何参数Q(高厚比)的增大,其有效压溃距离和能量吸收效率随之增加.提出的设计策略为制造多稳态多步可逆变形的力学超材料开辟了新路径,并为设计材料-结构-功能一体化的工程材料提供了一种新思路.

关键词：多层级曲梁多稳态超材料屈曲阶跃可重用性能量吸收

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工程力学中的互补问题:算法

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计算力学学报 2006年第6期23卷 696-699,705页

作者：张培爱何素艳李建宇李兴斯暨南大学信息技术学院数学系广州510632 大连外国语大学软件学院大连116023 大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116023

工程力学里很多问题存在互补关系,文献[1]介绍了有关的数学模型。本文介绍了近年来求解互补问题的几种主要方法,包括投影方法、内点方法、方程组方法、延拓方法以及无约束优化方法。与此同时,也介绍了作者近期在互补问题算法方面的一些... 详细信息

工程力学里很多问题存在互补关系,文献[1]介绍了有关的数学模型。本文介绍了近年来求解互补问题的几种主要方法,包括投影方法、内点方法、方程组方法、延拓方法以及无约束优化方法。与此同时,也介绍了作者近期在互补问题算法方面的一些研究工作。

关键词：互补问题内点方法 NCP函数光滑化方法

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基于图像测量三轴试验的土的本构模型构建方法

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土木工程学报 2023年第S02期56卷 11-19页

作者：邵龙潭吴雪晴田筱剑郭晓霞陈之祥大连理工大学工程力学系辽宁大连116024 大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室辽宁大连116024 太原重型机械集团有限公司智能采矿装备技术全国重点实验室山西太原030024 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071

本构模型是描述材料力学性状的数学物理方程,是进行土工结构变形计算和稳定分析的必要条件。基于图像测量的三轴试验发现,土样在局部出现破坏后,各处的应力应变关系变得不一致,破坏区域和未破坏区域的变形形态和应力应变关系截然不同,... 详细信息

本构模型是描述材料力学性状的数学物理方程,是进行土工结构变形计算和稳定分析的必要条件。基于图像测量的三轴试验发现,土样在局部出现破坏后,各处的应力应变关系变得不一致,破坏区域和未破坏区域的变形形态和应力应变关系截然不同,土样整体的应力应变曲线是土样各处变形的综合结果。由此可以考虑:土一点只有未破坏和破坏两种状态,未破坏时服从应力应变关系,破坏时沿着破坏方向滑动、服从摩擦规律。因此,构建本构模型的思路可以由描述土样整体从初始加载到形成剪切带的应力应变全过程,变成只描述未破坏状态土的应力应变性质,建立破坏前的应力应变关系模型,选用合适的破坏准则判断一点是否破坏,破坏后应用滑动摩擦定律。

关键词：本构模型数字图像测量技术土样局部変形测量循环加卸载

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海洋核动力平台定位系统多体动力学模型试验验证

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哈尔滨工程大学学报 2024年第7期45卷 1251-1257页

作者：郭冲冲武文华吴国东罗起航大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室辽宁大连116024 大连理工大学宁波研究院浙江宁波315000 武汉第二船舶设计研究所湖北武汉430064 海洋石油工程股份有限公司天津300451

为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立... 详细信息

为验证海洋核动力平台定位系统多体动力学模型的合理性,从而提高该平台长期系泊的可靠性,本文采用多体动力学方法与缩比模型试验方法,对核动力平台定位系统进行建模与验证。基于定位系统多铰连接的拓扑结构,结合多刚体动力学理论,建立了定位系统的多体动力学仿真模型。搭建了定位系统1∶9缩比模型试验平台,并选取2种典型工况进行验证。研究结果表明:定位系统多体动力学模型计算的系泊腿受力与实验结果符合良好,平均误差在2%以内。算例分析发现,系泊腿受力循环次数主要集中在低幅值高均值区域。本文模型试验验证了所提出的定位系统多体动力学模型的可行性与正确性,能够为定位系统系泊能力的评估提供参考和借鉴。

关键词：海洋核动力平台定位系统多铰连接多体动力学约束反力模型试验六自由度平台系泊能力

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考虑传热性能的流固耦合问题拓扑优化

考虑传热性能的流固耦合问题拓扑优化

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第十三届全国流体力学学术会议

作者：景钰慧张晓鹏大连理工大学工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室

有效控制受热结构的变形和温度是通过流体流动实现高性能主动冷却的关键。在本研究中,研究了考虑流固相互作用和传热性能的结构拓扑优化,然后利用提出的方法获得了二维/三维冷却撞击系统的优化设计。在优化模型中,目标函数被定义为特定... 详细信息

有效控制受热结构的变形和温度是通过流体流动实现高性能主动冷却的关键。在本研究中,研究了考虑流固相互作用和传热性能的结构拓扑优化,然后利用提出的方法获得了二维/三维冷却撞击系统的优化设计。在优化模型中,目标函数被定义为特定位置的机械变形与指定固体通道结构内平均温度的加权和。此外,还引入了显式函数插值模型,以建立热、流体和固体属性以及单元密度之间的联系。在分析模型中,使用基于动态网格的有限元模型分析了强耦合的结构机械变形和流体速度场,并使用温斯洛椭圆平滑器在优化过程中自动跟踪流体-结构界面。为解决优化问题,采用了全局收敛的移动渐近线优化器方法,根据敏感性分析更新设计变量。提供的典型优化实例验证了所提算法的有效性。此外,还利用所提出的方法设计了二维和三维冷却撞击系统。

关键词：拓扑优化流固耦合共轭传热冷却冲击系统设计

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突变结构对π型管气流脉动的影响

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化工设备与管道 2024年第4期61卷 56-63页

作者：谭红莹刘健郎子进纪志远司红涛单世超周波海洋石油工程股份有限公司设计院天津300461 大连理工大学工程工业装备结构分析优化与CAE软件国家重点实验室船舶工程学院辽宁大连116024

世界能源发展呈现低碳趋势,人们对天然气的需求日益增加。输运管道中由于气流脉动遇到弯头、变径管等突变结构而形成的激振力是管道振动的主要成因。π型管是天然气管道中常见的柔性补偿结构,常与压缩机出口的管路相连,往复式压缩机工... 详细信息

世界能源发展呈现低碳趋势,人们对天然气的需求日益增加。输运管道中由于气流脉动遇到弯头、变径管等突变结构而形成的激振力是管道振动的主要成因。π型管是天然气管道中常见的柔性补偿结构,常与压缩机出口的管路相连,往复式压缩机工作时产生的气流脉动在π型管处诱发的流致振动较为明显。文章基于计算流体动力学对含有突变结构的π型管进行气流脉动仿真分析,研究脉动幅值与突变结构的关系。结果显示,含突变结构的管道出口处的压力不均匀度比π型管分别高了3.8%和4.6%左右,当突变结构的尺寸从100 mm变化到200 mm时,管道出口处的压力不均匀度也从15.5%左右变化到19.9%左右,可以看出突变结构对π型管内部的气流脉动呈现出不利影响,在实际工程应用中应尽量避免突变结构的使用。

关键词：气流脉动流致振动突变结构减振

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